最硬核最直观的阿波罗载人登月直接证据：月球激光测距实验

摘要：月球激光测距实验（Lunar Laser Ranging，LLR）是最硬核、最直观的阿波罗登月直接证据之一。下面我详细介绍它的实现过程、所需设备和关键技术。

月球激光测距实验（Lunar Laser Ranging，LLR）是 最硬核、最直观 的阿波罗登月直接证据之一。下面我详细介绍它的实现过程、所需设备和关键技术。

在 阿波罗11号、14号、15号 登月任务中，宇航员在月面部署了 角反射器（retroreflector）阵列。这些装置由一系列 立方角反射器（corner cube prisms） 组成，无论激光以何种角度射入，都会被原路反射回来。

后来苏联的“月球车”任务（Lunokhod 1 和 2）也带了类似反射器。这些反射器至今仍然在工作，地球上能用激光“照”到它们，并测量月球的距离。

1、地面激光站发射激光

地球上的天文台或激光测距站发射一束极短脉冲的高功率激光，指向月球上部署的角反射器。由于月球距离平均约 38.4 万公里，光线单程要飞行约 1.28秒。

2、反射回地球

激光击中角反射器后被反射，沿原路返回地球。返回光子非常稀少，常常是发射上 10^17 个光子，最后只收到 个位数光子。

3、高灵敏度探测器接收信号

地面接收端用 超高灵敏度光电探测器（如单光子雪崩二极管，SPAD） 捕捉返回的光子。配合时间计数设备，精确测量激光发射与返回的时间差。

4、计算地月距离

光速 c 已知，通过公式：距离=（光速×时间差）/2，这样可以精确到 厘米级甚至毫米级，远远超过雷达测距的精度。

高能脉冲激光器

功率：数百兆瓦级脉冲（短时脉冲，非持续输出）。

波长：通常为 532 nm（绿光，Nd:YAG 激光倍频输出）。

大口径望远镜

直径 1-3 米左右，既用于发射激光，也用于接收返回光子。

3、角反射器阵列（安装在月球表面）

每个立方角反射器由熔融石英制成，耐高温和辐射。

阿波罗11号：100 个角反射器。

阿波罗15号：300 个角反射器，效果最好。

单光子探测器

检测极微弱的回波信号。

要在强烈的背景噪声（如月光、地球大气散射光）中识别几个光子。

超精密时间计量设备

精度达到 皮秒级（10^-12 秒），才能实现厘米甚至毫米级的距离精度。

科学价值测得地月距离变化：月球每年正以 约 3.8 厘米/年 的速度远离地球。验证广义相对论：测得地月系统的引力参数，验证等效原理与引力理论。支持地球自转研究：数据用于研究地球自转变化、极移和地球内部结构。长期稳定运行：阿波罗反射器已工作 50+ 年，至今仍在用。